變軸力作用下異形柱的抗震性能研究.pdf

1、鋼筋混凝土柱作為框架結(jié)構(gòu)中重要的豎向承重及抗側(cè)力構(gòu)件，其抗震性能優(yōu)劣將直接影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能好壞。在以往的鋼筋混凝土柱試驗(yàn)分析及理論研究中，大多數(shù)都是基于定軸力作用下，即假定框架柱在整個(gè)受力過(guò)程中受到的軸力是恒定不變的。然而，當(dāng)受到風(fēng)或地震作用影響時(shí)，框架柱中的軸力是持續(xù)發(fā)生變化的。而國(guó)內(nèi)外已完成的變軸力作用下鋼筋混凝土柱的抗震性能試驗(yàn)研究仍相對(duì)較少，尤其是缺乏異形柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件在變軸力作用下的受力性能研究。由于多維加載試驗(yàn)設(shè)備和加載

2、控制軟件等客觀條件的制約，考慮軸力變化的多維低周反復(fù)加載試驗(yàn)仍較少。因此，采用合理的分析模型對(duì)變軸力作用下的柱抗震性能進(jìn)行數(shù)值分析，為進(jìn)一步完善鋼筋混凝土異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)將有著十分重要的意義。圍繞這個(gè)目標(biāo)，本文主要完成了以下工作：
　　 ①?gòu)慕Y(jié)構(gòu)力學(xué)角度，對(duì)一簡(jiǎn)單的線(xiàn)彈性平面框架在水平及豎向力共同作用下，框架柱中的軸力變化規(guī)律進(jìn)行了理論推導(dǎo)。然后在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)異形柱空間框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平地震作用下的非線(xiàn)性分析，采

3、用基于柔度法的梁柱單元纖維模型非線(xiàn)性分析程序，對(duì)軸力變化規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　 ②采用可同時(shí)考慮軸力一雙軸彎矩相互耦合作用和剛度退化的纖維模型梁柱單元的非線(xiàn)性分析程序，對(duì)110根定軸力和規(guī)則變軸力作用下的T形、十字形柱的抗震性能進(jìn)行了分析。重點(diǎn)討論了變軸力與定軸力柱在滯回特性、承載力、延性和耗能等方面的差異，以及軸力變化幅度對(duì)試件抗震性能的影響。
　　 ③對(duì)比異形柱框架結(jié)構(gòu)中三種常見(jiàn)的異形截面柱(L，T,十字形柱)在變軸

4、力作用下的抗震性能影響和它們之間的差異，形成一個(gè)系列，從而為進(jìn)一步完善異形柱結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論提供一些依據(jù)。
　　 由此，得出如下主要結(jié)論：
　　 ①框架柱中的軸力大小及變化方式和范圍不僅取決于水平地震作用的大小，同時(shí)也與結(jié)構(gòu)的跨度L和高度H的取值，以及影響或?qū)е铝?、柱的線(xiàn)剛度ib、ic變化的諸多因素有關(guān)。②對(duì)于平面較規(guī)則的異形柱框架結(jié)構(gòu)，在不考慮豎向地震作用影響時(shí)其柱的變化規(guī)律仍然可以近似地看作與彎矩或者側(cè)移成線(xiàn)性關(guān)系。

5、因而已有的加載方式用于異形柱變軸力作用下的抗震性能分析研究是可以接受的。③在異形柱框架結(jié)構(gòu)中，作為中柱的十字形柱雖然軸力變化不大，但初始軸力水平較高；而作為角柱的L形柱初始軸力水平較低，但相對(duì)來(lái)說(shuō)軸力變化幅度較大；T形柱作為邊柱，其初始軸力水平介于前兩者之間，但由于地震作用方向的不確定性，同一結(jié)構(gòu)中不同位置的邊柱其軸力變化幅度亦存在多種情況。④綜合考慮變軸力作用對(duì)異形柱的影響，發(fā)現(xiàn)作為角柱的L形柱和作為邊柱的T形柱受變軸力作用時(shí)的影響較